Mejora de la fabricación de queso con ultrasonidos de potencia

La producción de diversos tipos de queso, como quesos duros, quesos blandos y cuajada, elaborados a partir de distintos tipos de leche (por ejemplo, leche de vaca, cabra, oveja, búfala, camello, etc.) puede mejorarse eficazmente mediante sonicación. La aplicación de ultrasonidos de alta intensidad acelera la homogeneización, la fermentación y la maduración, mejora la estabilidad microbiana y muestra efectos positivos sobre el valor nutritivo y la textura.

Los ultrasonidos de alta intensidad mejoran la producción de queso

El procesado ultrasónico de alimentos es una tecnología bien establecida para mejorar la homogeneización de la leche y la fermentación en la fabricación de queso. Además, la sonicación en combinación con un tratamiento térmico suave – conocida como termosonificación – se utiliza como alternativa a la pasteurización tradicional basada en el calor, evitando así la degradación térmica de nutrientes como vitaminas, aminoácidos y grasas. La producción de queso a partir de leche o suero puede intensificarse y mejorarse significativamente mediante la aplicación de ultrasonidos de alta intensidad y baja frecuencia.

La ultrasonicación se ha aplicado con éxito a los procesos de producción de queso a partir de leche de vaca, oveja, búfala, cabra, camella y yegua.
La producción de queso promovida por ultrasonidos puede utilizarse para varios tipos de queso, como el queso cheddar, el queso feta, el queso crema, el requesón, el queso panela mexicano, el queso blando hispano y otras especialidades queseras.
Los efectos de los ultrasonidos de baja frecuencia y alta intensidad sobre la leche en la producción de queso incluyen un aumento de la fuerza y la dureza del gel, la aceleración de la formación de gel, el aumento de la superficie específica, la reducción de la firmeza de la cuajada, la distribución pequeña y uniforme del tamaño de las partículas de los glóbulos de grasa, así como una mayor capacidad de retención de agua.
El aumento de la homogeneidad y la distribución más uniforme de los glóbulos de grasa láctea mediante ultrasonidos también mejora la calidad del queso. Por ejemplo, las propiedades de la cuajada de leche de cabra con renina mostraron tras 10 minutos de ultrasonicación una red reticulada en gel más densa, lo que dio lugar a una microestructura más homogénea con abundantes poros. Cabe destacar que estos poros eran significativamente más pequeños que los de la cuajada de leche sin sonicación. Esto sugiere que la cuajada de leche de cabra tratada con ultrasonidos de potencia muestra una mayor firmeza, registrando valores de G'max (valor máximo del módulo de almacenamiento) superiores a 100 Pa, incluso superiores a los registrados en la leche de vaca. Se observó un efecto similar en la adhesividad (la fuerza de los enlaces internos de la muestra). Por lo tanto, se puede suponer que los ultrasonidos de alta intensidad promueven fuertes interacciones entre los componentes de la leche, mejorando las propiedades de fraguado. (cf. Carrillo-López et al. 2021)

Efectos de los ultrasonidos en la producción de diversos quesos

Se han estudiado intensamente los efectos de los ultrasonidos de alta intensidad en el procesado de productos lácteos y la fabricación de queso.
Mayor rendimiento del queso: La sonicación de leche cruda fresca con el ultrasonicador UP400S durante la producción de queso panela, resultó en un aumento del rendimiento de queso (%), a pesar de un aumento de exudado. Los tonos amarillos y la coloración en el queso son promovidos por HIU a 10 min. Pero no se ven afectadas las coordenadas de color L*, a*, ni C*. El pH aumentó de 6,6 a 6,74 tras 5 min de ultrasonidos, pero se redujo a los 10 min. (cf. Carrillo-López et al., 2020)
Mejora la textura del queso: En cuanto a los estudios realizados en quesos, Bermúdez-Aguirre y Barbosa-Cánovas informaron de que el queso fresco obtenido a partir de leche tratada con termosonificación (utilizando el método Hielscher UP400S – 400 W, 24 kHz, 63 °C, 30 min) era más blando y quebradizo que el queso procedente de la leche de control (sin termosonificación). Estas características dieron como resultado un queso más fácil de desmenuzar, que es un atributo deseable del queso fresco. Estos autores explicaron este comportamiento observando que la microestructura del queso de leche termosonificada presentaba una estructura más homogénea en comparación con el queso de leche no termosonificada. Además, observaron que la termosonificación mejoraba la homogeneización de las proteínas y la grasa y aumentaba la retención de moléculas de agua en la matriz. Por lo tanto, cabe suponer que la HIU promueve fuertes interacciones entre los componentes de la leche, mejorando las propiedades de cuajado.

Influencia de los ultrasonidos en los productos lácteos: Viscosidad & Reología, homogeneidad, actividad microbiana

Los productos lácteos se producen a partir de leche animal, como la de vaca, oveja, cabra, búfala, caballo o camello. Tras la recolección, la leche puede transformarse en diversos productos, como leche homogeneizada y desnatada, yogur, nata, mantequilla, queso, suero, caseína o leche en polvo. La leche de vaca es la materia prima más importante para la industria láctea, con una producción mundial de 542.069.000 toneladas/año[Gerosa et al. 2012].
El lactosuero (suero lácteo) es un subproducto de la producción de queso o caseína. Se compone principalmente de α-lactoalbúmina (~65%), β-lactoglobulina (~25%), así como de pequeñas cantidades de albúmina sérica (~8%) e inmunoglobinas. Las proteínas del lactosuero son proteínas globulares que pueden extraerse del lactosuero.
La leche en polvo se procesa mediante secadores por atomización para secar y vaporizar la leche con el fin de obtener leche en polvo pura y seca. Debido al elevadísimo consumo energético de los secadores por atomización, es importante una alta concentración de sólidos en el líquido para optimizar la eficiencia del proceso.

"Se sonicaron a 20 kHz muestras de leche desnatada fresca, caseína micelar reconstituida y caseína en polvo para investigar el efecto de la ultrasonicación. En el caso de la leche desnatada fresca, el tamaño medio de los glóbulos de grasa restantes se redujo aproximadamente 10 nm tras 60 min de sonicación; sin embargo, se determinó que el tamaño de las micelas de caseína no había cambiado. También se produjo un pequeño aumento de la proteína de suero soluble y la correspondiente disminución de la viscosidad en los primeros minutos de sonicación, lo que podría atribuirse a la ruptura de los agregados de caseína-proteína de suero. No se detectaron cambios medibles en el contenido de caseína libre en las muestras ultracentrifugadas de leche desnatada sometidas a sonicación durante 60 minutos. La sonicación produjo una pequeña disminución temporal del pH; sin embargo, no se observó ningún cambio medible en la concentración de calcio soluble. Por lo tanto, las micelas de caseína de la leche desnatada fresca se mantuvieron estables durante la exposición a ultrasonidos. Se obtuvieron resultados similares para la caseína micelar reconstituida, mientras que se observaron mayores cambios de viscosidad a medida que se incrementaba el contenido de proteína de suero. La aplicación controlada de ultrasonidos puede ser útil para revertir la agregación de proteínas inducida por el proceso sin afectar al estado nativo de las micelas de caseína." [Chandrapala et al. 2012]

Efectos de los ultrasonidos de alta intensidad en los nutrientes y la estabilidad microbiana de la leche

Razavi y Kenari (2020) investigaron la influencia de los ultrasonidos de alta intensidad combinados con un proceso de tratamiento térmico suave para desactivar los microbios y las enzimas que provocan el deterioro y la degradación de la seguridad de los alimentos. El objetivo de su estudio era evaluar el efecto del proceso de ultrasonidos como alternativa al proceso térmico a alta temperatura sobre el recuento microbiano, la oxidación lipídica como parámetro cualitativo y las vitaminas como características nutricionales de la leche. Los resultados mostraron que los ultrasonidos han sido capaces de reducir la carga microbiana de la leche y han producido menos cambios en las vitaminas que la leche tratada con el tratamiento térmico convencional. A este respecto, se observó que la sonicación mediante una sonda de ultrasonidos era superior y más eficaz a una intensidad del 75%. Se recomienda el uso del tipo de sonda ultrasónica a 55°C y 75% de intensidad durante 10 minutos como proceso no destructivo para la pasteurización de la leche.

Homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para la producción de queso

Hielscher Ultrasonics tiene una larga experiencia en la aplicación de ultrasonidos de potencia en el sector alimentario. & industria de bebidas, así como muchas otras ramas industriales. Nuestros procesadores ultrasónicos están equipados con sonotrodos y celdas de flujo (las partes húmedas) fáciles de limpiar (limpieza in situ CIP / esterilización in situ SIP). Hielscher Ultrasonidos’ Los procesadores ultrasónicos industriales pueden ofrecer amplitudes muy elevadas. Amplitudes de hasta 200µm pueden funcionar fácilmente de forma continua en funcionamiento 24/7. Las amplitudes altas son importantes para inactivar microbios más resistentes (por ejemplo, bacterias grampositivas). Para amplitudes aún mayores, se dispone de sonotrodos ultrasónicos personalizados. Todos los sonotrodos y reactores ultrasónicos de celda de flujo pueden funcionar a temperaturas y presiones elevadas, lo que permite una termo-manosonicación fiable y una pasteurización altamente eficaz.
Tecnología punta, alto rendimiento y un sofisticado software hacen que Hielscher Ultrasonics’ caballos de batalla fiables en su línea de pasteurización de alimentos. Con un tamaño reducido y opciones de instalación versátiles, los ultrasonidos de Hielscher pueden integrarse fácilmente en las líneas de producción existentes.
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En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores: